某污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)探究

張 慧

（上海東石塘再生能源有限公司，上海 201417）

1 工程概況

依據(jù)2018年11月22日，上海市頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/199-2018）新規(guī)，本項(xiàng)目所涉的污水處理廠的能源污水外排需要執(zhí)行新規(guī)中的三級標(biāo)準(zhǔn)，而雨水外排執(zhí)行上海市頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/199-2018）中二級標(biāo)準(zhǔn)。在此之前，該廠所執(zhí)行的上海市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/199-2009）標(biāo)準(zhǔn)中，污水外排為一類污染物B 級標(biāo)準(zhǔn)，雨水則為二類污染物二級標(biāo)準(zhǔn)，即依照項(xiàng)目環(huán)評批復(fù)的要求，將處理達(dá)標(biāo)后的污水排入市政污水管網(wǎng)，經(jīng)全廠雨水管網(wǎng)收集后的達(dá)標(biāo)雨水直接排入自然水體[1]。

綜上所述，需要針對舊有標(biāo)準(zhǔn)框架下的污水處理工藝、設(shè)備和方法進(jìn)行改造升級。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

對比新舊標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于污水和雨水的外排分類情況可以得知，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對于各類污染物質(zhì)的含量指標(biāo)更加嚴(yán)格，尤其在化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、氨氮、總氮、總磷、固體懸浮物（Suspended solid，SS）、氯化物和鋅等指標(biāo)上有所收緊。

針對上述收緊指標(biāo)進(jìn)行實(shí)際對比發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有污水處理工藝的實(shí)際COD、氨氮、總氮、總磷、SS、氯化物和鋅等指標(biāo)恰處于零界點(diǎn)，總排口無異常情況，但各別排口存在外排水質(zhì)超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行進(jìn)一步升級改造以滿足處理功能和環(huán)保需求。

3 前期研究

為了節(jié)約改造工期，優(yōu)化改造成本，順利實(shí)現(xiàn)改造目的，需要對原有的工藝路線進(jìn)行研究剖析，通過水質(zhì)小試及中試研究并重新核算水平衡參數(shù)后，依據(jù)所歸納的指標(biāo)需求進(jìn)行改造。

3.1 原工藝路線研究

本次提標(biāo)改造目標(biāo)需要重點(diǎn)清除的污染物包括COD、氨氮、總氮、總磷、SS、氯化物和鋅，首先對現(xiàn)有工藝路線進(jìn)行剖析。該污水處置中心雨污水的原有排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行上海市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/199-2009）中的二級標(biāo)準(zhǔn)，將污水總排口接收五股廢水，如圖1所示：

圖1 原有雨污水處理工藝路線

如圖所示，總路線可以分為五點(diǎn)：

（1）雨水總排口接收循環(huán)水池排污水及全廠道路沖洗水，未設(shè)置暫存池裝置；

（2）滲濾液處理系統(tǒng)主要處理垃圾儲坑里的滲濾液及初期雨水（包括卸料廳、引橋沖洗水和前15 分鐘的雨水）；除鹽水系統(tǒng)的反滲透濃縮液經(jīng)污水管網(wǎng)直接排入污水總排口；

（3）辦公樓、主廠房等車間產(chǎn)生的生活污水經(jīng)化糞池直接排入污水總排口；

（4）煙氣凈化間的地面沖洗水經(jīng)污水管網(wǎng)收集后，直接排入污水總排口。焚燒間、污泥干化車間及滲濾液處理站等沖洗水經(jīng)滲濾液處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后，排入污水總排口。該污水總排口未設(shè)置相應(yīng)的暫存池；

（5）鍋爐排污水（定排與連排污水）冷卻后作為冷卻塔循環(huán)水池的補(bǔ)水使用。循環(huán)水池的排污水通過雨水管網(wǎng)直接排入雨水總排口。一體化凈水器的反沖洗水，經(jīng)離心機(jī)脫泥后，脫泥清液回流至冷卻塔循環(huán)水池。

3.2 小試及中試研究

為了確定整體的工藝路線，使排放后的雨水達(dá)到DB31/199-2018 二級排放標(biāo)準(zhǔn)，需要通過小試及中試研究對雨水處理中的重金屬含量、總磷等關(guān)鍵指標(biāo)處理效果進(jìn)行驗(yàn)證。

（1）采用具有絡(luò)合能力的巰基硫化物JTS-01 實(shí)現(xiàn)對雨水中重金屬（主要以鋅為主）的捕集，通過實(shí)驗(yàn)得知待處理水進(jìn)入反應(yīng)池與重捕劑JTS-01 進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間約20 分鐘即可達(dá)到良好的重金屬捕集效果，而JTS-01 的添加量僅需廢水量的萬分之五，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[2]；

（2）針對總磷指標(biāo)的控制，在串行處理工藝中，經(jīng)過JTS-01 處理后的廢水需要與除磷藥劑反應(yīng)，反應(yīng)時間約為5-20 分鐘。隨后上述前驅(qū)體產(chǎn)物進(jìn)入反應(yīng)池3 之中，與凝聚沉淀劑聚丙烯酰胺反應(yīng)1 分鐘左右進(jìn)入沉淀池進(jìn)行處理。此時于水中的總磷含量控制在新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范以下，無超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 水平衡核算

為確保雨污水排放達(dá)標(biāo)，計(jì)算補(bǔ)水量，優(yōu)化補(bǔ)水成本，需要針對改造后的管路重新核算全廠水平衡，改造雨污水管網(wǎng)，徹底實(shí)現(xiàn)雨污分流，從而確保雨污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

水平衡核算中的關(guān)鍵指標(biāo)包括取水量、重復(fù)利用水量、耗水量、排水量、漏水量等，基本的評價考核參數(shù)以重復(fù)利用率R0、間接冷卻水循環(huán)率R冷、工藝水回用率Rx、污水回用率R污等。

根據(jù)全廠水平衡參數(shù)，按全廠最大水量計(jì)算需要回噴處置的濃縮液量為34m3/d（已計(jì)算冗余處理量）。為實(shí)現(xiàn)雨污水排放長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，需要將冷卻塔循環(huán)水池的排污管從雨水排口改至污水排口，限定雨水池中的污染物成分，降低處理難度。與此同時，還需要考慮控制污水部分的處理成本，將大部分難以處理的廢水作為中水回用處置，其余廢水通過滲濾液處理設(shè)施處理后達(dá)標(biāo)排放，以滿足污水總排口長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的要求。

3.4 需求歸納

綜上所述，本案中需要實(shí)際提標(biāo)改造的部分包括：

（1）對雨水、污水中的COD、氨氮、總氮、總磷、SS、氯化物和鋅等收緊指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步地降低處理；

（2）改造雨污水管網(wǎng)，徹底實(shí)現(xiàn)雨水和污水的分流；

（3）需要針對工藝變化增設(shè)污水外排暫存池、化糞池出水匯集系統(tǒng)、豎流式沉淀池及其加藥裝置、鍋爐換熱器、反滲透設(shè)備等處理設(shè)備。

4 工程改造設(shè)計(jì)探討

4.1 整體工藝改造設(shè)計(jì)

根據(jù)3.4 中的需求歸納，整體的工藝改造方案如圖2所示：

圖2 雨污水處理改造方案

如圖2所示，改造后的雨污水處理方案包括滲濾液處理站、冷卻塔循環(huán)水池、污水暫存池、雨水暫存池、洗煙廢水處理裝置、雨水總排口、污水總排口等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

4.2 雨污分流設(shè)計(jì)

在雨污分流設(shè)計(jì)中，污水在滲濾液處理站經(jīng)CLR、MBR、UF、NF、RO 等處理合格后經(jīng)由冷卻塔循環(huán)水池，流入在污水總排口的巴歇爾槽前新增的污水外排暫存池。在污水外排暫存池內(nèi)增加一臺回流泵，將不合格的污水提升至附近污水井，通過全廠污水收集系統(tǒng)收集不合格污水。在垃圾儲坑滲濾液收集廊道附近的污水井內(nèi)放置潛污泵，并將泵的出口管路接至調(diào)節(jié)池，經(jīng)滲濾液處理系統(tǒng)處理合格后，外排污水總排口。每次外排污水前，需要檢測污水水質(zhì)，污水水質(zhì)合格方可外排，否則，回流至滲濾液處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。；

雨水處理則是將引橋沖洗水、道路沖洗水等匯集入初期雨水收集池后流向雨水暫存池，經(jīng)檢測達(dá)標(biāo)后排入雨水總排口。二者管路具有物理隔離，處理邏輯清晰明了，實(shí)現(xiàn)了徹底的分流設(shè)計(jì)。

該分流設(shè)計(jì)中雨污水的處理并非毫無聯(lián)系，當(dāng)雨水處理不達(dá)標(biāo)時，需要重新流入滲濾液處理站，經(jīng)過在冷卻塔循環(huán)水池的排污管路上新增的豎流式沉淀池和混凝劑、除磷劑及螯合劑加藥裝置進(jìn)行處理，利用聚合氯化鋁、除磷劑及針對鋅的螯合劑，防止雨水總排口的固體懸浮物和重金屬鋅超標(biāo)。

經(jīng)過分流設(shè)計(jì)后，調(diào)試結(jié)果證明冷卻塔循環(huán)水池的排污水的水量增加到1000m3/d，排污水中氯離子的濃度將達(dá)到230mg/L 左右，可以滿足雨水總排口的要求。

4.3 化糞池出水匯集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本案在污水總排口附近建設(shè)一座5m×3m×3m 的化糞池出水和隔油池出水匯集池，即化糞池出水匯集系統(tǒng)。

為達(dá)到處理效果，需要在匯集系統(tǒng)底部增設(shè)兩臺潛污泵（一用一備，處理能力為20t/h）,通過液位計(jì)自動控制將水提升至滲瀝液調(diào)節(jié)池；在各個化糞池溢流池設(shè)兩臺潛污泵（一用一備，處理能力為10t/h），通過液位計(jì)自動控制將水提升至新建化糞池匯集池，同時封堵各個化糞池溢流到污水管網(wǎng)的排口，實(shí)現(xiàn)分流設(shè)計(jì)避免污染。

5 改進(jìn)效果分析

經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試、深化設(shè)計(jì)和運(yùn)行評估，從雨污水的檢測結(jié)果來看，本次改造后COD、氨氮、總氮、總磷、SS、氯化物和鋅等污染物水平能穩(wěn)定保持在新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指標(biāo)之下，但從長期的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益而言，本次改造方案具有重要意義。

6 結(jié)論

本案在舊有雨污水處理工藝及管網(wǎng)設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化處理邏輯，增設(shè)處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)了雨污水的分流處理；同時引入先進(jìn)材料對雨污水中的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行定向降低，并利用中水回用系統(tǒng)節(jié)省了處理成本，為相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施提供了技術(shù)范例。